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Inverser une matrice

Posté par
karine28
02-03-12 à 15:07

Bonjour

Je dois inverser la matrice suivante :

(-1 1 3)
(0 0 -1)
(2 0 1)

Étape 1 :
(-1 1 3|1 0 0)
(0 0 -1|0 1 0)
(2 0  1|0 0 1)

L1 = 2L1 + L3
(0  2  7|2 0 1)
(0  0 -1|0 1 0)
(2  0  1|0 0 1)

L1 = L1+ 7L2
(0  2  0|2  7  1)
(0  0 -1|0  1  0)
(2  0  1|0  0  1)

L3 = L2+L3
(0  2  0|2  7  1)
(0  0 -1|0  1  0)
(2  0  0|0  1  1)

Diviser L1 par 2
Diviser L2 par -1
Diviser L3 par 2

Donc :
(0  1  0|1 7/2 1/2)
(0  0  1|0 -1 0)
(1  0  0|0 1/2 1/2)

Mon tuteur m'indique que je n'ai pas la bonne méthode ni la bonne réponse
J'aurais besoin de votre aide pour résoudre le tout svp
Merci beaucoup   

Posté par
Labo
re : Inverser une matrice 02-03-12 à 16:29

Bonjour Karine,
Id3|A-1
1 0 0 |0 (1/2) (1/2)
0 1 0 |1 ( 7/2) (1/2)
0 0 1 |0 -1  0
autre méthode avec le déterminant et les cofacteurs? (si vue en  cours? )

Posté par
dnaref
re : Inverser une matrice 02-03-12 à 16:35

Bonjour,

C'est étonnant que ton professeur te fasse calculer l'inverse d'une matrice, en particulier sur des matrices de taille 3*3. (c'est généralement du programme de bac+1). Les matrices de taille 2*2 sont plus simples à étudier, mais bon...

Par définition, on dit qu'une matrice carrée A de taille 3*3 est inversible s'il existe une matrice carrée B de même taille telle que :
AB=BA=I_3, où I_3 désigne la matrice identité de taille 3*3 (matrice où il n'y a que des 1 sur la diagonale). Et s'il elle existe, alors elle est unique et elle est appelée matrice inverse de A et notée A^{-1}.

Soit : A=\begin{pmatrix}
 \\ -1&1&3 \\
 \\ 0&0&-1 \\
 \\ 2&0&1
 \\ \end{pmatrix}
Pour cela, on va poser :
B=\begin{pmatrix}
 \\ a&b&c \\
 \\ d&e&f \\
 \\ g&h&i
 \\ \end{pmatrix} la matrice inverse à chercher. On a donc :
\begin{pmatrix}
 \\ -1&1&3 \\
 \\ 0&0&-1 \\
 \\ 2&0&1
 \\ \end{pmatrix}\begin{pmatrix}
 \\ a&b&c \\
 \\ d&e&f \\
 \\ g&h&i
 \\ \end{pmatrix}=\begin{pmatrix}
 \\ 1&0&0 \\
 \\ 0&1&0 \\
 \\ 0&0&1
 \\ \end{pmatrix}
 \\
On peut traduire cela par un système de 9 équations à 9 inconnues. Ça peut faire peur, mais tu verras qu'il y aura beaucoup de simplifications ensuite. Donc on a :
-a+d+3g = 1
-b+e+3h = 0
-c+f+3i = 0
-g = 0
-h = 1
-i = 0
2a+g = 0
2b+h = 0
2c+i = 1

Tu peux voir déjà que g=0, h=-1 et i=0.
Par conséquent, tu peux en déduire a,b et c à partir des 3 dernières équations :
2a=0 => a=0.
2b=1 => b=1/2.
2c=1 => c=1/2.
Enfin, tu peux en déduire d,e et f à partir des 3 premières équations :
d=1.
-1/2 + e - 3 = 0 => e=7/2.
-1/2 + f = 0 => f=1/2.

Ainsi : A^{-1}=\begin{pmatrix}
 \\ 0&\frac{1}{2}&\frac{1}{2} \\
 \\ 1&\frac{7}{2}&\frac{1}{2} \\
 \\ 0&-1&0
 \\ \end{pmatrix}.

Voilà.

PS : Comme tu peux voir ici, calculer l'inverse de cette matrice était assez simple car ta matrice contient beaucoup de 0, ce qui simplifie grandement les calculs. Mais ceci n'est pas toujours le cas... Tu peux avoir des matrices qui contiennent très peu de 0 et là il est très difficile à l'inverser .
Je te dis cela, mais patience, lorsque tu seras en bac+1 (ce que je t'espère d'y arriver) de maths, tu apprendras l'univers des matrices et tu verras qu'il y a d'autres méthodes beaucoup plus rapide d'y arriver. (Là j'ai bien sûr proposé la méthode qui me semblait la plus adaptée à ton niveau)

Posté par
karine28
re : Inverser une matrice 02-03-12 à 17:10

Merci à vous 2

La raison c'est que je suis un cour spécialiser pour le Bac, et en plus je suis une voisine du québec.
Donc je ne savais pas vraiment à quoi ça correspondait pour vos études.

Comme c'est un cour d'appoint, j'imagine que c'est un mélange de cour du lycée (ici cégep) et université.

La méthode que l'on m'a apprise pour y arriver serait de transformer mes différentes lignes pour avoir le plus de 0.
De faire Ligne1 = ligne1 + 2 fois la ligne 2 etc ....

exemple :
(a  0  0| 4  -7  8)
(0  b  0|-3  2   0)
(0  0  C|-1  1  -1)

Ma réponse final était donc la même que vous (j'ai oublié de mettre le tout en ordre.
Je vous remercie sincèrement pour votre aide

Posté par
Labo
re : Inverser une matrice 02-03-12 à 17:58

L'atlantique nous sépare
niveau après bacc en France

Posté par
karine28
re : Inverser une matrice 02-03-12 à 18:07

Posté par
karine28
re : Inverser une matrice 06-03-12 à 14:12

Une chose que je n'avais pas remarqué est que la question demande d'inverser en utilisant la matrice adjointe et le déterminant.

Ça veut dire quoi?

Merci

Posté par
Labo
re : Inverser une matrice 06-03-12 à 17:08

Bonjour Karine ,
A^{-1}=\frac{1}{\Delta}cofT_A
 \\
 A=\begin{pmatrix} \\ -1&1&3 \\ \\ 0&0&-1 \\ \\ 2&0&1 \\ \end{pmatrix}
 \\
\Delta=0-1(0+2)+0=-2

T_A=\begin{pmatrix} \\ -1&0&2 \\ \\ 1&0&0 \\ \\ 3&-1&1 \\ \end{pmatrix}
 \\

cofT_A\begin{pmatrix} \\ 0&-1&-1 \\ \\ -2&7&1 \\ \\ 0&2&0 \\ \end{pmatrix}
 \\
A^{-1}=\frac{1}{\Delta}cofT_A=\begin{pmatrix} \\ 0&\frac{1}{2}&\frac{1}{2} \\ \\ 1&\frac{-7}{2}&\frac{-1}{2} \\ \\ 0&-1&0 \\ \end{pmatrix}
 \\



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